CN100438624C - 一种基于第三代移动通讯平台上的无线视频监控方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种无线监控系统及方法及系统。3G手机通过3G视频摄像装置进行视频监控，包括：建立呼叫、视频交互、控制过程；控制过程中，3G手机和3G视频摄像装置通过3GPP协议中的用户数据应用部分(UserData Applications)进行数据交互。3G手机具备可视电话的基本功能；3G视频摄像装置包括：摄像头，用于采集视频信号；视频编码单元，对采集的视频信号进行视频编码；无线通讯单元；系统控制单元；控制指令单元；数据协议模块；复用和解复用模块。该系统可以实现随时随地的监控；全部采用无线传输，可在任意地点监控；监控者可以自己调整摄像头，全面监控；摄像头可以随意安装，系统成本大大降低。

Description

一种基于第三代移动通讯平台上的无线视频监控方法及系统

技术领域

本发明提出了一种无线监控系统及方法及系统，尤其是一种基于第三代移动通讯平台上的无线视频监控方法及系统，属于无线通信领域。

背景技术

目前视频监控系统大多都是有线监控系统，无线监控系统不多，并且无线监控系统的视频采集设备和控制设备的距离有限，目前市场上有采用900兆赫兹无线技术将图像传输到控制设备，传输距离可达31米(100英尺)，因此无线视频监控控制设备和视频采集设备之间的距离非常有限，其应用场景也很有限，相对于有线视频监控系统来说，其优势体现还不是很充分。通信技术发展至今，无线发展是将来通信发展的主流，无线替代有线是大势所趋，因此将来无线视频监控系统代替有线视频监控系统也是必然的。

目前3G(3rd Generation，第三代移动通讯技术)技术发展已经趋于成熟，在3G平台上业务的发展也很迅速，基于3G平台的无线视频监控系统也有相应的应用。视频监控系统和3G系统的结合也必然的，基于此思路，对无线视频监控系统在3G上的应用做了相应的研究，并提出了3G平台上的视频监控系统。

例如，目前华为公司在3G平台上提出了一种视频监控业务，这种业务是通过手机终端访问媒体服务器上的多媒体文件来实现对某个固定位置的监控，参见图1。

这项业务很有吸引力，最大的优势是实现了监控者可以自由移动，摆脱了目前无线视频监控系统和有线视频监控系统中监控者无法自由移动的问题。

这项业务还实现了视频监控个人化的目的，目前无线视频监控系统和有线视频监控系统都是公司或者企业为了监控某个地方可能出现问题而布置的监控系统，无法实现个人视频监控。这项业务的典型应用是“宝宝在线”，通过在幼儿园安装监控设备，这样每个家长都可以在任何地方看到自己的孩子。如果在家里安装监控设备也可以达到这个目的。

这种监控方案实现了监控者到视频监控控制设备之间的无线传输。

但现有技术的缺点是：

1、监控摄像头与视频监控控制设备之间是有线连接；

2、监控范围有限，并且监控设备的硬件铺设成本相对于有线监控设备而言，没有很大的改进；

3、监控者是被动监控，无法与被监控对象形成互动，这也是目前所有视频监控系统的缺点。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于第三代移动通讯平台上的无线视频监控系统及其方法，使用该装置和方法的无线视频监控系统，监控者可以对摄像头进行操作，并且没有距离限制，使用范围广。

基于这种思想，本发明提出了如下的技术方案：

一种基于3G通信网络进行视频监控的方法，采用3G手机通过3G视频摄像装置(3G Monitor)进行视频监控，包括如下步骤：

a、建立呼叫：3G视频摄像装置从直传消息中读取主叫号码，并把所述主叫号码与预先设定的主叫号码进行比较；如果读取的所述主叫号码是预先设定的号码，则接听主叫3G手机发起的呼叫并和核心网建立通话连接状态；

b、视频交互：3G视频摄像装置和3G手机通过电路域开始进行视频或语音的交互；

c、控制过程：3G手机和3G视频摄像装置通过3GPP(3GPP 3rdGeneration Partnership Project由多家无线厂商和运营商参加的联盟，规定了实现全球性的第三代移动电话系统的规范)协议中的用户数据应用部分(User Data Applications)进行数据交互，完成对3G视频摄像装置的控制。

在控制过程中，所述的数据交互包括，对3G视频摄像装置进行控制摄像头伸缩、旋转或移动的操作指令，以及摄像头对操作指令的响应数据。

优选的，所述的建立呼叫过程中，3G视频摄像装置从直传消息中读取主叫号码，并把这个主叫号码与预先设定的主叫号码一一进行比较；

如果号码是预先设定的号码，则继续进行后面的呼叫流程；如果号码不是预先设定的号码，则发送失败消息，指出主叫号码非法，并停止后续流程、删除相应的无线链路。

优选的，所述的3G视频摄像装置提供设置主叫号码的功能和用户管理功能，并且只容许授权用户修改主叫号码。

优选的，所述的3G视频摄像装置在收到用户数据应用部分中的数据内容并进行相应的操作后，根据执行的结果返回相应信息给3G手机：

如果执行成功，可以发送成功信息或不发送信息；

如果执行失败，则将失败原因返回给3G手机。

本发明还提供了一种基于3G通信网络进行视频监控的系统，该视频监控系统应用于第三代无线移动网络中，其特征在于，该系统包括至少一个3G视频摄像装置和至少一个3G手机；

所述的3G手机具备可视电话的基本功能；

所述的3G视频摄像装置包括：摄像头、视频编码单元、无线通讯单元、系统控制单元、复用和解复用模块；

所述摄像头，用于采集视频信号；

所述视频编码单元，用于对采集的视频信号进行视频编码；

所述无线通讯单元，用于和3G手机进行通讯；

所述系统控制单元，用于从直传消息中读取主叫号码，并把所述主叫号码与预先设定的主叫号码进行比较；如果读取的所述主叫号码是预先设定的号码，则接听主叫3G手机发起的呼叫并和核心网建立通话连接，还用于对所述预先设定的主叫号码的设置，以及控制视频采集和对系统其他部分的控制；

所述复用和解复用模块，用于对收到的视频编码数据，和用户数据应用部分的数据进行复用，然后发送给通信网络；以及对通信网络发送来的数据进行解复用。

优选的，所述的3G视频摄像装置还包括数据协议模块和控制指令单元；

数据协议模块负责将复用和解复用模块传递的用户数据应用部分中的信息提取并发送给控制指令单元，以及将控制指令单元返回的信息放入用户数据应用部分并发送给复用和解复用模块；

控制指令单元将通过数据协议模块接收的数据信息，转换为控制指令信息，并把控制指令信息传递给系统控制单元，以及将系统控制单元发回的控制结果返回给数据协议模块。

优选的，所述的3G视频摄像装置还包括麦克风，用于采集语音信号；语音编码部分，用于对采集的语音信号进行语音编码；

系统控制单元负责对麦克风，语音编码部分进行控制；

复用和解复用模块对语音编码部分发送的语音编码数据进行复用，然后发送给通信网络。

优选的，所述的3G手机还具有文件菜单，用于控制视频监控。

优选的，所述的3G手机还具有文件菜单，用于设置存储多媒体文件。

优选的，所述的3G手机还具有较大的存储空间用于存储多媒体文件。

本发明带来的有益效果是：

1、通过本发明中的方法和系统使视频监控系统大众化，可以实现随时随地的任意监控；

2、视频监控摄像头与监控控制设备以及监控者三者之间实现无线传输；可以实现有3G网络的任意地方监控；

3、监控摄像头与监控者之间可以实现互动，监控者可以根据自己的需要调整摄像头，实现更全面的视频监控；

4、摄像头可以在室内室外任意地方安装，并且监控系统的安装成本会大大的降低。

附图说明

图1是现有的3G无线视频监控系统的示意图。

图2是本发明的3G无线视频监控系统的示意图。

图3是3G视频摄像装置的结构图。

图4是3G电话和3G视频摄像装置之间的呼叫流程示意图。

图5是3G Monitor读取User Data Application中的数据，根据定义的命令字进行相应的操作的流程图。

图6是3G电话和3G视频摄像装置之间通过User Data Application传递控制指令数据的示意图。

图7是满足3GPP要求的TS26.111协议的原理图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。

图2是本发明的3G无线视频监控系统的示意图。3G手机和3G Monitor(3G视频摄像装置)通过3G网络实现视频监控。3G手机和3G Monitor具备可视电话的基本功能，3G Monitor具备摄像头，可将拍摄的图像通过3G网络传送给3G手机。

如图3所示，3G Monitor的实现可根据WCDMA(Wideband CodeDivision Multiple Access，宽带码分多址)手机的原理来实现，其基本功能与3G手机的基本功能相同。3GPP(3rd Generation Partnership Project，多家无线厂商和运营商参加的联盟，其目的是建立全球性的第三代移动电话系统规范)网络部分是WCDMA实现原理部分，包括基带的编码，译码，接入和解调部分，还包括中频和射频部分。

根据WCDMA实现原理，3G Monitor从硬件设计上，其有射频部分，中频部分，基带部分。射频部分实现与WCDMA的基站进行无线信号的收发，中频部分完成射频信号与基带信号之间的转换，基带部分实现信号的接入，解调和译码等功能，其功能结构图如图3所示，图3中虚线左侧为3G视频摄像装置的结构图。

3G Monitor的实现原理：视频采集部分通过摄像头来采集视频信号，然后采用H.263(ITU-T H.263，″Video coding for low bitrate communication″，低比特率通信的视频编码)协议来进行视频编码；语音信号通过MIC来采集语音信号，然后通过3GPP-AMR(3GPP-Adaptive MultiRate，是一种多速率的语音编码方案)编码方式来进行语音编码；控制指令部分是通过接收控制指令后，来控制视频采集和系统的其他控制，并把控制结果返回给数据协议模块进行处理。然后复用和解复用模块对收到的视频编码数据，语音编码数据，以及协议处理数据和系统控制处理后的数据采用H.233(ITU-T H.223，″Multiplexing protocol for low bit rate multimedia communication″，低比特率多媒体通信的多路技术协议)协议进行复用，复用后通过可选多链路处理后送给WCDMA网络进行处理。

维护接口和维护设置是通过软件对该设备进行主叫号码的设置等操作。

呼叫流程介绍

搜索到WCDMA网络后，如果收到paging(寻呼)消息后，进行RRC(Radio Resource Control，无线资源控制)连接建立，RRC建立完成后进行上下行直传消息，从直传消息中读取主叫号码，把这个主叫号码与预先设定的号码一一进行比较。如果号码不是预先设定的号码，发送失败消息，指出主叫号码非法，并停止后续流程并将RRC连接释放并删除相应的无线链路。如果主叫号码正确，则继续进行后面的呼叫流程，进行无线承载的重配置，并自动接听主叫用户发起的呼叫并和核心网建立通话连接状态。其流程图如图4所示。

控制流程介绍

3G手机通过User Data Application(用户数据应用部分)向3G Monitor发送命令执行请求，3G Monitor通过读取User Data Application中的数据得到命令请求并执行该命令请求，然后将命令执行相应通过User DataApplication发送给3G手机，其流程如图5所示。

3G Monitor读取User Data Application中的数据的过程如图6所示。3GMonitor首先读取User Data Application中的指令数据；然后判断该数据是否为有效命令字；如果是有效命令字则执行相应的操作，如果不是则不进行任何操作而结束。

针对上面的User Data Application的命令字可规定如下，3G手机和3GMonitor根据下表定义的命令字进行相应的操作：

指令消息格式如下：

命令字	参数1	参数2	参数3	......
					1字节	1～2字节	1～2字节	1～2字节	......

响应消息格式如下：

命令字	执行结果
		1字节	1字节

下面详细介绍命令字列表和响应消息的含义。

控制命令列表

命令字	命令字含义
		0x01	伸缩摄像头，每次执行，摄像头变焦x％
0x02	切换摄像头，每次执行切换一次，变换一个镜头，一次轮流切换
		0x03	转动摄像头，收到该命令后，摄像头向上下左右方向转动摄像头，每次执行旋转角度为x度
0x04～0xFF	待扩展部分

命令执行响应消息

命令执行结果	结果含义
		0x00	命令执行成功
0x01	命令执行失败
		0x02	旋转到了极限
0x03	伸缩到了极限
		0x04～0xFE	待扩展部分
0Xff	未知的命令和参数

针对上面的每个命令详细解析如下：

伸缩摄像头

命令字格式：Cmd(命令字) Direct(方向) Para(参数)

Cmd	命令字0x01
		Direct	伸缩方向，0x01为伸长摄像头，0x02为收缩摄像头
Para	摄像头的变焦倍数，3G Monitor的设计有一个总的变焦倍数，这个变焦倍数包括数码变焦和光学变焦，这个参数指明变焦倍数，其参数变化范围为0x00～最大变焦倍数。

以下是3G手机通过上述指令对3G Monitor进行操作的实例。

例子1：

手机-＞3G Monitor 01 01 01含义是当前摄像头进行放大一倍变焦；3G Monitor-＞手机01 00含义是当前摄像头变焦成功。

切换摄像头

命令字格式：Cmd(命令字)Direct(方向)

Cmd	命令字0x02
		Direct	切换摄像头方向，0x01顺时针方向切换，0x02逆时针方向切换

例子2：

手机-＞3G Monitor 02 01含义是多个摄像头切换时采用顺时针方向切换；

3G Monitor-＞手机02 00含义是顺时针切换摄像头成功

转动摄像头

命令字格式：Cmd(命令字)Direct(方向) Angle(角度)

Cmd	命令字0x03
		Direct	转动方向，0x01向上转动摄像头，0x02向下转动摄像头，0x03向左转动摄像头，0x04向右转动摄像头
Angle	转动的角度，两个字节，转动角度范围从0度到360度，

例子3：

手机-＞3G Monitor 03 01 00 0A含义是把当前摄像头转动角度为10；

3G Monitor-＞手机0300  含义是转动成功

维护接口部分

被叫号码采用特殊号码，并固化在设备中，以确保号码不被修改；一般的手机终端是有IMSI(International Mobile Subscriber Identity，国际移动用户识别码)的，号码是在IMSI中，也就是说，我们目前的使用的手机是采用机卡分离的，而3G Monitor则采用机卡不分离的方式来实现，把该终端的号码通过软件写入该终端，或者出厂时固化在该终端里。这样的目的是避免非法用户来修改3G Monitor的号码，导致该终端被非法用户盗用。目前IMSI的信息在3G Monitor中固化在芯片的EEPROM(Electrical ErasableProgrammable Read-Only Memory，电可擦除可编程只读存储器)中，系统需要读这些信息时就通过从EEPROM中读取这些信息来进行处理，EEPROM中的信息需要能够储存IMSI卡中的所有信息，并且可以根据用户的需要进行改写。

提供设置主叫号码的功能，并且只有超级用户可以修改。

3G Phone的功能：

1、满足可视电话的基本功能；可视电话的功能有语音编解码，视频编解码，满足协议H.223和H.324(ITU-T H.324，″Terminal for low bitratemultimedia communication″，低比特率多媒体通信的终端)的复用和解复用。其原理部分可以依据协议TS26.111(Modifications to H.324，H.324的修正方案)中的原理，如图7中所示。

2、在进行视频通信时，手机需要有发送指令的功能，这些指令消息通过User Data Applications发送到3G Monitor，用户数据应用部分的命令字定义可参见3G Monitor中的命令字定义。这些命令字的发送可以采用文件菜单的形式进行发送，同时也可以采用定义键盘来进行操作，尤其是方向键盘，这样操作起来会比较直接。

3、从用户数据应用部分解析的响应消息如果是执行成功，不做任何显示，如果发现有异常，比如执行失败，或者旋转到了极限，需要显示响应的信息以告诉用户原因。

4、通过视频解码和音频解码所得到的视频和音频数据如果用户需要存储下来，通过把这些视频和音频文件压缩为可以播放的3gp(3gp是一种多媒体文件格式，可以在3G手机上进行播放的文件，目前在所有3G手机上都支持这种格式。)多媒体文件存储下来。因此在进行语音和视频交互时，手机需要提供一个菜单来设置存储多媒体文件的功能。因此需要手机有较大的存储空间。

以上所述的实施例，只是本发明较优选的具体实施方式的一种，本领域的技术人员在本发明技术的方案范围内，进行的通常变化和替换，都应包含在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种基于3G通信网络进行视频监控的方法，其特征在于，3G手机通过3G视频摄像装置进行视频监控，包括如下步骤：

a、  建立呼叫：3G视频摄像装置从直传消息中读取主叫号码，并把所述主叫号码与预先设定的主叫号码进行比较；如果读取的所述主叫号码是预先设定的号码，则接听主叫3G手机发起的呼叫并和核心网建立通话连接状态；

b、视频交互：3G视频摄像装置和3G手机通过电路域开始进行视频或语音的交互；

c、  控制过程：3G手机和3G视频摄像装置通过3GPP协议中的用户数据应用部分进行数据交互，完成对3G视频摄像装置的控制。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在控制过程中，所述的数据交互包括，对3G视频摄像装置进行控制摄像头伸缩、旋转或移动的操作指令，以及摄像头对操作指令的响应数据。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的建立呼叫还包括；

如果号码不是预先设定的号码，则发送失败消息，指出主叫号码非法，并停止后续流程、删除相应的无线链路。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的3G视频摄像装置提供设置主叫号码的功能和用户管理功能，并且只容许授权用户修改主叫号码。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的3G视频摄像装置在收到用户数据应用部分中的数据内容并进行相应的操作后，根据执行的结果返回相应信息给3G手机：

如果执行成功，可以发送成功信息或不发送信息；

如果执行失败，则将失败原因返回给3G手机。

6.一种基于3G通信网络进行视频监控的系统，该视频监控系统应用于第三代无线移动网络中，其特征在于，该系统包括至少一个3G视频摄像装置和至少一个3G手机；

所述的3G手机具备可视电话的基本功能；

所述的3G视频摄像装置包括：摄像头、视频编码单元、无线通讯单元、系统控制单元、复用和解复用模块；

所述摄像头，用于采集视频信号；

所述视频编码单元，用于对采集的视频信号进行视频编码；

所述无线通讯单元，用于和3G手机进行通讯；

所述系统控制单元，用于从直传消息中读取主叫号码，并把所述主叫号码与预先设定的主叫号码进行比较；如果读取的所述主叫号码是预先设定的号码，则接听主叫3G手机发起的呼叫并和核心网建立通话连接，还用于对所述预先设定的主叫号码的设置，以及控制视频采集和对系统其他部分的控制；

所述复用和解复用模块，用于对收到的视频编码数据，和用户数据应用部分的数据进行复用，然后发送给通信网络；以及对通信网络发送来的数据进行解复用。

7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述的3G视频摄像装置还包括数据协议模块和控制指令单元；

数据协议模块负责将复用和解复用模块传递的用户数据应用部分中的信息提取并发送给控制指令单元，以及将控制指令单元返回的信息放入用户数据应用部分并发送给复用和解复用模块；

控制指令单元将通过数据协议模块接收的数据信息，转换为控制指令信息，并把控制指令信息传递给系统控制单元，以及将系统控制单元发回的控制结果返回给数据协议模块。

8.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述的3G视频摄像装置还包括麦克风，用于采集语音信号；语音编码部分，用于对采集的语音信号进行语音编码；

系统控制单元负责对麦克风，语音编码部分进行控制；

复用和解复用模块对语音编码部分发送的语音编码数据进行复用，然后发送给通信网络。

9.根据权利要求6、或7或8所述的系统，其特征在于，所述的3G手机还具有文件菜单，用于控制视频监控或用于设置存储多媒体文件。

10.根据权利要求6、或7或8所述的系统，其特征在于，所述的3G手机还具有较大的存储空间用于存储多媒体文件。

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